JPH0418148B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

本発明は密閉された冷凍用コンプレツサーに関
し、特に家庭で用いられる比較的小型の冷凍用コ
ンプレツサーのための吸入（入口）弁および排気
弁に関する。 この種の密閉冷凍用コンプレツサーは、1/4な
しい1/3馬力の範囲（下限が1/6馬力ぐらいのもの
もある）の比較的低馬力のユニツトである。この
ようなコンプレツサーの中でも最も普通のタイプ
に属するある種のコンプレツサーは、垂直軸の周
りを回転するモーターによつて駆動される単一の
往復動ピストンを使用している。そして、このモ
ーターは普通、公称回転数が3600rpm（実用回転
数が3400rpm）の高速の二極電動モーターである
ため、シリンダー内でのピストンの圧縮サイクル
も対応して高速で行なわれる。 ピストンが内部で往復動するところのシリンダ
ーは、必要な剛性を得るに充分な厚さをもつた平
らなバルブプレートを備えたシリンダーヘツド組
立体によつて閉鎖されている。バルブプレートの
上方には、密閉されたケーシング内に装架された
吸入マフラーおよび排マフラーに連結する入口プ
レナムチヤンバーおよび出口プレナムチヤンバー
を有するシリンダーヘツドが設けられている。バ
ルブプレートは両面を滑らかに仕上げられた金属
製の平板部材であり、貫通する排気通路を有して
おり、排気プレナムチヤンバーの外側には排気バ
ルブが設けられている。吸入（入口）バルブは、
ばね鋼でできた薄いリードバルブの形をしてお
り、バルブプレートのピストン側に装架されてい
る。リードバルブは、入口通路を覆うように適合
する拡大端部を有しており、他方の係止されてい
る端部は、入口通路のまわりに形成されたバルブ
座にシール部分が着座する如くバルブリードが撓
むことができるよう、また、吸入ストロークのと
きに冷媒ガスをシリンダー内に取り入れるために
シール部分がバルブ座から離れる如く撓むことが
できるよう、拡大端部から充分離されている。 入口通路の周りのバルブ座は、開口部の直近周
囲におけるバルブプレートの表面が画成する平面
に対応する環状領域からなり、バルブ座の外方に
は凹部領域が設けられている。凹部領域はリード
バルブを支持せず、リードバルブを環状のバルブ
座に一層高いシール圧力で着座させる働きをす
る。このようなバルブリードは、通常、バルブプ
レートの全体面積を越える面積のばね鋼シートか
ら作られる。ピストンが圧縮ストロークの最後に
きたときに圧縮チヤンバー内に残つているクリア
ランス容積が最小となるよう、バルブリードは最
小の幅にカツトされる。薄いばね鋼シートと一体
になつた部分として形成されたバルブリードは、
通常は応力を受けていない状態にあり、シートの
残りの部分と同一の平面内にあつてバルブ座と封
止係合している状態を通常位置とする。ピストン
が吸入ストロークにあるとき、シリンダーヘツド
の入口チヤンバー内の冷媒ガスの力がバルブリー
ドをバルブ座から離すように動かして冷媒ガスを
シリンダー内に取り入れるようになるまで圧力が
降下しなければ、ピストンの初期移動によつてバ
ルブは開かない。 コンプレツサーが作動しているときには吸入バ
ルブの開弁に遅れが生ずる。この遅れは、バルブ
リードの慣性および開弁のための発達した吸入圧
力の結果として通常要求されるであろう遅れより
も大きい。開弁の遅れの主な原因は、潤滑のため
に冷媒ガスに含まれる油によりバルブとバルブ座
との間に付着力が働くことにあると考えられてい
る。また、吸入バルブの開弁が遅れることによ
り、コンプレツサーの容積効率は減小する。バル
ブがもつと早く開いていれば圧縮チヤンバーへと
より多くの充填が可能であり、それによつてコン
プレツサーのキヤンパシテイーも大きくなるから
である。 排気バルブもまたリードタイプであるが、多少
異なる状況のもとで作動する。ピストンが排気ス
トロークで作用すると、ガス圧は急速に上昇し、
ピストンが吸入ストロークで作用しているときよ
りも非常に高い圧力となる。従つて、排気バルブ
は、より容易に開き、バルブリードに大きな応力
がかからないよう開弁動作を制限するためのスト
ツパを必要とするのが普通である。それでも、バ
ルブとバルブ座との間の油による付着作用のため
に、短かい時間ではあるが開弁遅れはここでも存
在する。 本発明の目的は、バルブとバルブ座との間の油
による付着作用を排除することができ、構成が簡
単であるばかりでなく、閉弁時間を短縮すること
ができ、これによつてコンブレツサーの容積効率
を向上させることができる、コンブレツサーのリ
ードバルブを提供することにある。 本発明によれば、標準のバルブリードによるよ
りも大量の冷媒ガスを送り込むことによつてコン
プレツサーのキヤパシテイーを向上させることが
できるように構成されたコンプレツサー用リード
バルブが提供される。本発明のリードバルブによ
れば、全体のキヤパシテイーに関しても、また、
ポンプのBTU／hr出力をワツト入力で割つた値
で決定されるエネルギー効率比に関しても向上さ
せることができ、結局、コンプレツサーの全体的
な効率の向上を図ることができる。 本発明の望ましい実施例によれば、コンプレツ
サーのバルブプレートを越えて拡がるバルブシー
トに形成された吸入（入口）バルブのリード部分
は、非応力状態でバルブのシール部分がバルブシ
ートの平面内に位置付けされないようリードバル
ブを曲げげることによつて変形してある。望まし
くは、この変形は、シール部分と基部との間の中
間部分において斜めに延びる線に沿つてリードを
曲げ、平らなシール部分が平らなバルブ座に対し
てある角度をもつて傾斜するようにして行なう。
非応力状態ではシール部分の一方の側部に沿つた
一点でしかバルブ座に係合せず、他方の側部は通
常はバルブ座から離れた状態となつている。 本発明における吸入バルブのリードに関して云
えば、コンプレツサーの圧縮ストロークにおいて
バルブリードは、非応力状態でバルブリードのシ
ール部分がバルブ座と全体的に封止接触している
状態を通常状態とする従来のバルブリードと同じ
効率でバルブ座に着座する。しかしながら、吸入
ストロークにおいては、本発明によるバルブリー
ドは比較的小さなクランク角のときに開く。なぜ
なら、バルブリードが捩つて変形してあるため、
バルブリードとバルブ座との間の油による付着力
に抗してバルブリードをバルブプレートから離す
ように撓ませるのに充分な差圧が吸入ストローク
で実際に生ずる前に、上記付着力はバルブリード
の戻る力で克服されてしまうからである。このよ
うに本発明による吸入バルブは標準バルブに比べ
て迅速な開弁を行なうことができ、それによつて
コンプレツサーのキヤパシテイーは著しく向上
し、コンプレツサーを駆動させるために必要な動
力を上まわる。 キヤパシテイーは必要な動力を上まわるので、
結局、コンプレツサーのエネルギー効率比が全体
として向上する。 排気バルブとして用いられるリードバルブは、
吸入バルブに場合と同様にして形成してもよい。
リードは、バルブ座から離されたバルブプレート
に取り付けられた基部と、バルブ座に重なるヘツ
ドを有する。基部とヘツドとの間には斜めに屈曲
線を有するネツク部分が形成されており、バルブ
が非応力状態にあるとき、ヘツドはバルブ座の一
方の側部に沿つた一点でだけバルブ座と接触し、
反対側の側部はバルブ座から離れた状態になるよ
うになされている。或いはまた、ヘツドは曲がつ
ていない平らなものとしてもよく、この場合には
ヘツドがバルブ座に対して傾斜した平面に位置付
けられるように装架し、上述したのと同じように
してヘツドがバルブ座と係合するようにする。 以上要するに、本発明のリードバルブによれ
ば、バルブリードに押圧力がかからない状態にお
いて、バルブリードのシール部分はバルブ座から
離れる方向に偏倚しているから、バルブリードの
シール部分が油の付着力によつてバルブ材に付着
することを防止することができる。 また、バルブリードの偏倚力をバルブリード自
身の弾発力から得ているから、バルブリードを偏
倚させるための別の部材を必要としない。よつ
て、その構成は単純化され、装置の製作が容易に
なると共に、保守も容易になります。 更に、バルブリードのシール部分はバルブリー
ドが偏倚した状態においてもバルブ座上の一点で
バルブ座と接触を保つているから、その閉弁に要
する時間を短縮することができる。 すなわち、弁体が偏倚した状態においてその弁
体のシール部分がバルブ座（弁座）から完全に離
れていると、弁を完全に閉めるために必要な弁体
の移動量はより大きくなり、このため閉弁に要す
る時間がより長くかかることになる。したがつ
て、このような弁装置では一度シリンダ内に流入
したガスが、弁に完全に閉鎖するまでの間に、シ
リンダ外に押し出され、容積効率の低下を招くこ
とになる。これに対し、本発明のように、弁体が
偏倚した状態においても弁体の一点を弁座に接触
した状態に維持しておくと、完全な閉弁までに要
する時間を短縮することができるから、コンブレ
ツサーの容積効率の低下を防止することができ
る。 以下、図面を参照して本発明を詳細に説明す
る。 第２図は、シリンダーヘツド領域の典型的な密
封型冷凍用コンプレツサー１０の一部分を通る部
分断面を図示している。コンプレツサーの他の部
分は本発明の一部分を構成するものではなく且つ
それらは従来周知の構造と動作を行なうものであ
るため、本明細書及び図面においては記載されて
いない。 コンプレツサー１０のシリンダー穴１２は、そ
の軸に垂直な平面内に延在する平坦な端面１５ま
で軸方向に貫通して延びている。端ぐり１４が、
シリンダー穴１２の端部に、上述した端面１５に
隣接して形成されている。この端ぐりは、組立て
の容易性のためであり、隙間（クリアランス）の
体積が最小となるようにできるだけ小さくなるよ
うに作られている。ピストン１６が、このシリン
ダー穴１２内に嵌め込まれており、適当なクラン
ク／連結棒装置（図示されていない）によつて往
復運動せしめられる。ピストン１６は平坦な端面
１７を有しており、その上死点においては、シリ
ンダーブロツクの端面１５にできるだけ近づくこ
とができるように位置決めされている。端面１５
の上に適当なガスケツトが載せられており、その
上に、バネ鋼製のシートから作られたバルブシー
ト２０が載せられている。更に、平坦なバルブプ
レート２２が、その上に且つそれと直接接触する
ようにして載置されている。このバルブプレート
２２は、例えば鋳鉄等の適当な材料から且つ適当
な剛性をもつように適当な厚さで製作される。 バルブプレート２２の外面上であつてもその外
周縁に、適当な密封ガスケツト２４が位置決めさ
れている。このガスケツト２４は、バルブプレー
ト２２とシリンダーヘツド２５との間に位置決め
される。このシリンダーヘツド２５は、バルブプ
レート２２を覆い、その内部プレナムチヤンバー
２６を画成する。このプレナムチヤンバー２６
は、コンプレツサーの吸入マフラーに連結してお
り、従つて、冷凍システムの残りの部分からの入
口ガスに連結している。シリンダーヘツド２５
は、また従来と同様に排気プレナムチヤンバー
（図示されていない）も提供する。この排気プレ
ナムチヤンバーは、排気マフラーに、従つて、コ
ンプレツサーの外部に連結している。シリンダー
ヘツド２５、バルブプレート２２及びバルブシー
ト２０は、第１図に図示された如き位置に位置決
めされたボルト２８等の適当な手段によつてシリ
ンダーブロツク１１に緊密に保持される。 本発明の特徴は、第１図及び第５図に詳細に図
示されてる如きバルブシート２０の構造にある。
前述した如く、バルブシート２０は、均一の厚
さ、典型的には例えば約0.008インチ（0.203mm）
の厚さの適当なバネ鋼製シートから製造されてい
る。バルブシート２０は、バルブプレート２２と
並列的に延在する周端縁３０と、中央部分におけ
る排気ポート３３の周囲の切欠部分３２とを有し
ている。この排気ポート３３は、排気プレナムチ
ヤンバー内に取り付けられるリード型式の排気バ
ルブに連結されている。バルブシート２０は、ま
た切欠スロツト３６を有しており、その一方の側
部は切欠部分３２の境界を構成すると共に吸入バ
ルブリードを画成する。スロツト３６は、ほぼ均
一の幅とすることが好ましく、且つ現実的にはシ
リンダーの隙間体積を最小とするように製造され
る。リード３８は、バルブシートの残りの部分に
連結する幅広のベース部分４０と、このベース部
分４０とほぼ円形の形状を有するヘツド４４との
間に位置する幅狭のネツク又はシヤンク４２とを
有している。ヘツド４４は、吸入ポート４６の上
方に位置決めされており、好ましくは円形の形状
とされる。吸入ポート４６の周囲は、環状の溝４
８とされており、この溝４８は、でき得る限りス
ロツト３６の位置に従うようになされていると共
に吸入ポート４６の周囲に均一な幅のバルブ座５
０を画成する役割を果たす。溝４８の役割は、バ
ルブ座の周囲に油や汚染物質が集積するのを防止
し、バルブリードのヘツド４４とバルブ座５０と
の間に最良のシール係合を保証することである。 バルブシート２０の概略的な形状及び前述した
吸入バルブリード３８は、バルブシート２０の全
てが変形することがないようにして、従つて、非
応力状態において、吸入バルブリード３８がバル
ブヘツド４４の平面内に位置し、従つて、バルブ
ヘツド４４がバルブ座５０とシート係合するよう
な状態の下で、冷凍用コンプレツサーの吸入バル
ブとして長年使用されていた。しかしながら、本
発明においては、吸入バルブリード３８は、バル
ブヘツド４４が、その非応力状態においては周縁
部の周囲のある一部分においてのみバルブ座５０
と接触するように屈曲又は永久変形してセツトさ
れている。従つて、本発明の好ましい実施例によ
れば、バルブ３８にはネツク４２を斜めに横切る
屈曲線が形成されており、従つて、ヘツド４４
は、通常、一方の側部５４に対して所定の角度を
なすようになされている。この側部５４は、通常
はバルブ座５０に隣接する部分に係合している。
一方、ヘツド４４の他方の側部５６は通常バルブ
座５０の隣接する部分から離れるようになされて
いる。線５２に沿う屈曲は、バルブシートのバネ
材料に、永久的な変形又はセツトを与えると共
に、ヘツド４４がバルブリードの軸を横断するよ
うにして測定したときに約３〜4゜の角度となるよ
うに行なわれる。バルブヘツド４４の他方の側部
５６は、バルブシートそれ自身の厚さの１〜２倍
だけ通常バルブ座から離されている。 バルブリードに加えられるこの変形（セツト）
は、ピストンが圧縮ストロークにあるときにヘツ
ドがバルブ座５０に着座しなくなる程は大きくは
なく、また、バルブリードのこのような変形は、
圧縮ストロークの開始時に、着座動作にきわだつ
て遅れを生じさせるものではない。従つて、第３
図に図示されている如く、ピストンが圧縮ストロ
ークにあるとき、ヘツド４４はバルブシート２０
の平面内に偏向される。これにより、バルブヘツ
ド４４はバルブ座５０と密封係合し、ガスは吸入
ポートから外側に流れ出ないようにする。しかし
ながら、ピストンが上死点を通過し、第２図に図
示されている如くバルブプレートから離れるよう
に動き始めると、シリンダー内にはバルブヘツド
４４をバルブ座５０に着座させておくための圧縮
力は存在しなくなる。しかしながら、コンプレツ
サー内の油の存在により粘着効果があるため、従
来装置においては、吸入ストロークが開始した後
も、バルブヘツドを密封係合したままに保持する
傾向が存在していた。本発明によれば、第２図に
図示されている如く、屈曲線５２及びバルブリー
ドの塑性変形によつてバルブ内に形成された偏倚
力は、油の粘着力に打ち勝ち、バルブ座５０から
部分的に離れさせるような力とされる。従つて、
第４図に図示されている如くピストンが引き続き
吸入ストロークで下降する時、バルブリードをバ
ルブ座に保持しておく粘着力のような力はすでに
なくなつており、バルブリードは速やかにその開
位置まで移動することができ、それによつて吸入
ストローク中シリンダー内を適正に充満すること
ができる。このことは、実際的に、大きな圧力差
がバルブの両側に形成される前に、吸入バルブに
早期開口を与えることとなる。その結果、シリン
ダーのより完壁な充満が達成され、従つて、本発
明の吸入バルブによつて改善された体積効率の分
だけ、コンプレツサーのポンプ能力は実際的に向
上する。 このことは、実験室でコンプレツサーを実際的
にテストすることによつて証明することができ
る。すなわち、初めに同じコンプレツサーを標準
的な吸入リード、すなわち、リード部分がその非
応力状態の下でバルブシートの残りの部分と同一
平面にあり、従つて、バルブ座と完全にシート係
合する位置にあるような吸入リードを使用して運
転し、このような状態でテストを行なつた後、こ
れを分解し、標準的な吸入リードを本発明の吸入
リードと取り替え、コンプレツサーを組立て直し
て再びテストを行なう。以下の表１は、これらテ
ストの結果を表わしたものである。

【表】

【表】 ド

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 開放端を有するシリンダーと、前記開放端上
   に延びるバルブプレートと、前記シリンダー内に
   往復動可能に配置されたピストンと、前記バルブ
   プレートに設けられたバルブポートと、ベースを
   有し、該ベースが前記バルブプレートに固定され
   たバルブリードを備え、前記バルブプレートは前
   記バルブリードの周りに設けられたバルブ座を有
   し、前記バルブリードはシール部分を有し、該シ
   ール部分は前記ベースから一つの軸線に沿つて前
   記バルブ座上に延び、且つ流体圧によつて偏倚さ
   れたとき前記バルブ座とシール係合するように作
   動可能であり、前記シール部分は前記バルブリー
   ドが押圧されないとき前記バルブリード自身の弾
   発力によつて前記バルブ座から離れるように偏倚
   され、且つ該シール部分は前記バルブ座の平面に
   対して傾斜した平面に配置され、且つ前記軸線の
   一側のバルブ座上の一点で該バルブ座と接触状態
   に位置している、冷凍用コンプレツサーのリード
   バルブ。 ２ シール部分の弾性偏倚がベースとシール部分
   との間の屈曲線に沿うバルブリードの塑性変形に
   よりもたらされる、特許請求の範囲第１項記載の
   リードバルブ。 ３ 屈曲線がバルブリードの軸線に対して鋭角で
   ある、特許請求の範囲第２項記載のリードバル
   ブ。 ４ バルブリードがベースとシール部分との間に
   設けられた幅の狭いネツク部分を有している、特
   許請求の範囲第１項記載のリードバルブ。 ５ シール部分の弾性偏倚がネツク部分に設けら
   れた屈曲線に沿うバルブリードの塑性変形により
   もたらされる、特許請求の範囲第４項記載のリー
   ドバルブ。 ６ 屈曲線がバルブリードの軸線に対して鋭角で
   ある、特許請求の範囲第５項記載のリードバル
   ブ。 ７ 開放端を有するシリンダーと、前記開放端上
   に延びるバルブプレートと、前記シリンダー内に
   往復動可能に配置されたピストンと、前記バルブ
   プレートに設けられたバルブポートと、前記ピス
   トンに隣接する側で前記バルブプレート上に延び
   て該バルブプレートと面接触状態にあるバルブシ
   ートとを備え、前記バルブプレートは前記ピスト
   ンに対向するバルブポートの周りに設けられたバ
   ルブ座を有し、前記バルブシートはバルブリード
   を形成するスロツトを有し、前記バルブリードは
   前記スロツトの端部で前記バルブ座から間隔をあ
   けて設けられたベース部分とシール部分とを有
   し、該シール部分は、前記ベース部分から一つの
   長手方向軸線に沿つて前記バルブ座上に延び、且
   つ前記シリンダ内の流体圧によつて偏倚されると
   き前記バルブ座とシール係合するように作動可能
   であり、前記シール部分は前記バルブリードが押
   圧されないときに前記バルブリード自身の弾発力
   によつて前記バルブ座から離れるように偏倚さ
   れ、且つ該シール部分は前記バルブ座の平面に対
   して傾斜した平面にあり、更に該シール部分は前
   記バルブ座の平面に対して傾斜した平面にあり、
   そして前記長手方向軸線の一側のバルブ座の一点
   でバルブ座と接触している、冷凍用コンプレツサ
   ーの吸入バルブ。 ８ シール部分の弾性偏倚がベース部分とシール
   部分との間に配置された屈曲線に沿うバルブリー
   ドの塑性変形によつてもたらされる、特許請求の
   範囲第７項記載の吸入バルブ。 ９ 屈曲線が長手方向軸線に対して鋭角である、
   特許請求の範囲第８項記載の吸入バルブ。 １０ バルブリードがベース部分とシール部分と
   の間に設けられた幅の狭いネツク部分を有してい
   る、特許請求の範囲第７項記載の吸入バルブ。 １１ シール部分の弾性偏倚がネツク部分の屈曲
   線に沿うバルブリードの塑性変形によりもたらさ
   れる、特許請求の範囲第１０項記載の吸入バル
   ブ。 １２ 屈曲線が長手方向軸線に対して鋭角であ
   る、特許請求の範囲第１１項記載の吸入バルブ。 １３ 開放端を有するシリンダーと、前記開放端
   上に延びるバルブプレートと、前記シリンダー内
   に往復動可能に配置されたピストンと、該ピスト
   ンとは反対側のバルブプレートと側部に設けられ
   た排気プレナムと、前記バルブプレートに設けら
   れたバルブプレートと、前記排気プレナム内に設
   けられ前記バルブプレートに対して固定されたベ
   ースを有するバルブリードとを備え、前記バルブ
   プレートは前記排気プレナム内で前記バルブポー
   トの周りに設けられたバルブ座を有し、前記バル
   ブリードはシール部分を有し、該シール部分は前
   記ベースから一つの軸線に沿つて前記バルブ座上
   に延び、且つ前記排気プレナム内の流体圧によつ
   て偏倚されたとき前記バルブ座とシール係合する
   ように作動可能であり、前記シール部分は前記バ
   ルブリードが押圧されないとき前記バルブリード
   自身の弾発力により前記バルブ座から離れるよう
   に偏倚され、且つ該シール部分は前記バルブ座の
   平面に対して傾斜した平面に配置され、更に前記
   軸線の一側のバルブ座上の一点でバルブ座と接触
   状態に位置している、冷凍用コンプレツサーの排
   気バルブ。 １４ シール部分の弾性偏倚がベースとシール部
   分との間に配置された屈曲線に沿うバルブリード
   の塑性変形によりもたらされる、特許請求の範囲
   第１３項記載の排気バルブ。 １５ 屈曲線がバルブリードの軸線に対して鋭角
   である、特許請求の範囲第１４項記載の排気バル
   ブ。 １６ バルブリードがベースとシール部分との間
   に設けられた幅の狭いネツク部分を有している、
   特許請求の範囲第１５項記載の排気バルブ。 １７ 屈曲線がバルブリードの軸線に対して鋭角
   である、特許請求の範囲第１６項記載の排気バル
   ブ。 １８ バルブストツプ手段を有し、該バルブスト
   ツプ手段がバルブ座から離れるとシール部分の移
   動を制限するようにバルブリードにより係合可能
   にされている、特許請求の範囲第１７項記載の排
   気バルブ。 １９ バルブリードとバルブストツプ手段との間
   には支持ばねが設けられている、特許請求の範囲
   第１８項記載の排気バルブ。